| 【発明の名称】 |
電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】尹 吉 榮
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| 【要約】 |
【課題】再充電可能なバッテリーが装着された車両の運行中に、バッテリーの作動状態を測定してバッテリーのエラーの可能性を診断し、バッテリーの充電状態を補償するための電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法を提供する。
【解決手段】バッテリーが正常であるか否かを判断する以前に、バッテリーの充電モード、走行モードで、各バッテリーモジュールごとに、バッテリーの状態に対するデータを収集、保存し、以降のバッテリー充放電制御時に前記バッテリー状態のデータに応じて、適切なバッテリー電圧について補償を遂行することにより、車両の走行距離を増大させ、加速性能の低下を防止する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 （ａ）再充電可能なバッテリーが装着された車両の前記バッテリーの充電モードで、前記車両の制御手段が前記バッテリーの各モジュール別充電状態データを収集して保存媒体に区分して保存する段階と；
（ｂ）前記車両の走行モードで、前記制御手段が前記バッテリーの各モジュール別充電状態データを収集して保存媒体に区分して保存する段階と；
（ｃ）前記制御手段が保存媒体から各モジュールごとに割当てられたデータフレームを検索して、走行モードでも充電モードでも高電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域には、バッテリーの充電状態が高いことを示す表示を記録し、走行モードでは高電圧であり充電モードでは低電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域には、バッテリーの充電状態が普通であることを示す表示を記録し、走行モードでも充電モードでも低電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域には、バッテリーの充電状態が低いことを示す表示を記録して、次回の充電時に該当バッテリーモジュールを設定された補償値の分だけ過充電させるようにし、走行モードでは低電圧であり充電モードでは高電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域には、バッテリーのエラーの可能性を示す表示を記録して、次回の走行または充電時に該当バッテリーの整備サービスを警告するようにする段階とを含んでいることを特徴とする、バッテリーの充電エネルギーを駆動力として使用する電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法。
【請求項２】 前記段階（ａ）は、前記制御手段が、充電時にバッテリーモジュール間に許容される充電電圧差の限界値を設定し、設定された充電モードに応じて前記バッテリーを充電させる（ａ１）段階と；制御手段が各バッテリーモジュールの電圧値を読み取って保存媒体に区分して保存し、前記保存された電圧値の平均値を算定する（ａ２）段階と；制御手段が任意のバッテリーモジュールの電圧値と前記電圧平均値との差が、前記設定された充電電圧差の限界値より大きい場合には、該当モジュールのデータフレームに設定された表示を記録する（ａ３）段階と；充電が終了していない場合には、設定された待機時間が経過した後に前記（ａ２）段階に復帰し、充電が終了した場合には、前記設定された表示が記録されたデータフレームを設定された数だけ保存媒体に保存する段階（ａ４）とを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法。
【請求項３】 前記データフレームは、前記バッテリー内の各バッテリーモジュール別に固有に割当てられるモジュール番号欄、該当バッテリーモジュールの検出電圧値を表示するための電圧値欄、前記電圧値欄に記録された値と前記電圧平均値との差を前記設定された電圧差の限界値と比較して高電圧／低電圧を記録するための高電圧／低電圧欄、該当バッテリーモジュールの誤動作の可能性を示すためのバッテリー状態欄を含んでいることを特徴とする、請求項２に記載の電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法。
【請求項４】 前記段階（ｂ）は、前記制御手段が、放電時にバッテリーモジュール間に許容される放電電圧差の限界値を設定し、放電されるバッテリー電流を測定して前記測定されたバッテリー放電電流が設定された放電電流領域内にあるか否かを確認する（ｂ１）段階と；前記バッテリー放電電流が前記放電電流領域にある場合には、前記制御手段が各バッテリーモジュールの電圧値を読み取って保存媒体に区分して保存し、前記保存された電圧値の平均値を算定する（ｂ２）段階と；前記電圧平均値が算定されれば、制御手段が任意のバッテリーモジュールの電圧値と前記電圧平均値との差が前記設定された放電電圧差の限界値より大きい場合には、該当モジュールのデータフレームに設定された表示を記録する（ｂ３）段階と；前記（ｂ３）段階が遂行された後、制御手段が、走行が終了したか否かを判断して、走行が終了していない場合には、前記（ａ１）段階に復帰し、走行が終了した場合には、各バッテリーモジュールに割当てられたデータフレームを検索して、前記設定された表示が記録されたデータフレームを設定された数だけ保存媒体に保存する段階（ｂ４）とを含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法に係り、より詳しくは、再充電可能なバッテリーが装着された車両の運行中に、バッテリーの作動状態を測定して、バッテリーのエラーの可能性を診断し、バッテリーの充電状態を補償するための電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、電気自動車またはハイブリッド電気自動車などには再充電可能なバッテリーが装着される。前記再充電可能なバッテリーとは、バッテリーの充放電を反復的に遂行することができるバッテリーを指す。従って、以下で“電気自動車”という用語はハイブリッド電気自動車及び燃料電池電気自動車のように、バッテリーの充電エネルギーを駆動力として使用する全ての種類の自動車を含む。
【０００３】図１には、ハイブリッド電気自動車の概略的なブロック図が示されている。図１によれば、エンジン１４が燃料を利用して動力を発生させると、前記発生した動力は発電機１５を回転させる。前記発電機１５はエンジンの回転動力を電気動力に転換し、前記電気動力によって前記バッテリー１１が充電され、モーター１３が駆動される。
【０００４】前記で発電機１５によって生成された電気動力は、整流器などを経て直流に変換された後、バッテリー１１に充電される。そして、前記発電機１５によって生成された電気動力またはバッテリーの放電によって出力される電気動力は、モーター制御器１２の制御によってモーター１３に伝達され、前記モーター１３の回転力が動力伝達装置を経て駆動輪に伝達されて車両が動く。
【０００５】この時、制御部１６はモーター１３、バッテリー１１及びエンジン１４の状態を感知して、設定されたパターンによってモーター制御器１２と発電機１５との作動状態を制御する。
【０００６】前記制御部１６は、バッテリーの充電中または放電中のバッテリー電圧が、設定された限界値を超過した場合、または設定された他の限界値に達しない場合にはバッテリーのエラー判定を下すようになる。
【０００７】また、バッテリー電圧を利用して充電または放電する時に、前記バッテリーを構成する各モジュールと、モジュール全体の平均電圧との間に、設定された電圧値に該当する分だけの電圧差が発生すれば、バッテリーのエラーであると判定する。
【０００８】しかし、以上で説明した従来の技術は、バッテリーの状態よりも、正常であるか否かのみを判断する機能を有するため、バッテリーの状態に応じた補償や原因の判別は不可能という問題点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、再充電可能なバッテリーが装着された車両の運行中に、バッテリーの作動状態を測定して、バッテリーのエラーの可能性を診断し、バッテリーの充電状態を補償するための電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明では、バッテリーの充電エネルギーを駆動力として使用する電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法として、再充電可能なバッテリーが装着された車両の前記バッテリーの充電モードで、前記車両の制御手段が前記バッテリーの各モジュール別充電状態データを収集して保存媒体に区分して保存する段階と；前記車両の走行モードで、前記制御手段が前記バッテリーの各モジュール別充電状態データを収集して保存媒体に区分して保存する段階と；前記制御手段が保存媒体から各モジュールごとに割当てられたデータフレームを検索して、走行モードでも充電モードでも高電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域にはバッテリーの充電状態が高いことを示す表示を記録し、走行モードでは高電圧であり充電モードでは低電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域にはバッテリーの充電状態が普通であることを示す表示を記録し、走行モードでも充電モードでも低電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域にはバッテリーの充電状態が低いことを示す表示を記録して、次回の充電時に該当バッテリーモジュールを設定された補償値の分だけ過充電させるようにし、走行モードでは低電圧であり充電モードでは高電圧であるバッテリーモジュールに対応するデータフレームの設定された領域にはバッテリーのエラーの可能性を示す表示を記録して、次回の走行または充電時に該当バッテリーの整備サービスを警告するようにする段階と、を含んでいることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実施例を説明する。前述したように、“電気自動車”という用語は、ハイブリッド電気自動車及び燃料電池電気自動車のように、バッテリーの充電エネルギーを駆動力として使用する全ての種類の自動車を含む。
【００１２】図２は本発明の実施例による、電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法のフローチャートであり、図３は充電モード時のデータ収集段階のフローチャート、図４は図３における各モード別に構成されるデータフレームの例示図、図５は図２における走行モード時のデータ収集段階のフローチャート、図６は図２における充放電モードデータを利用した分析と補償が遂行される段階のフローチャートである。
【００１３】図２に示す通り、制御手段は、充電モードでバッテリーの状態に対するデータを収集して処理する（ＳＴ２０）。このような充電モードにおけるバッテリーの状態に対するデータ収集及び処理段階では、図３のように、各バッテリーモジュールの電圧を保存するための変数Ｖｍを初期化（Ｖｍ＝０）し、充電時にバッテリーモジュール間に許容される充電電圧差の限界値Ｖｓを設定する（ＳＴ２１）。
【００１４】一方、制御手段は、前記各バッテリーモジュールの状態を検索するためのデータフレームを構成して、前記構成されたデータフレームをメモリなどの保存媒体に保存する。図４によれば、前記データフレームは各バッテリーモジュールごとに固有に割当てられるモジュール番号欄、電圧値欄、カウント欄、該当モジュール電圧値の高低を示すための高電圧／低電圧欄、及びバッテリーのエラーの可能性を示すためのバッテリー状態欄などを含んでいる。
【００１５】前記段階ＳＴ２１が遂行された後、制御手段は、バッテリーの充電モードに応じた正常な充電が行われるように制御する。好ましくは、正常充電状態は、最大電力に充電されるＦＰ充電、設定された第１電流値に固定されて充電されるＣＣ１充電、そして設定された第２電流値に固定されて充電されるＣＣ２充電などの３つの充電モードを含んでいる（ＳＴ２２〜ＳＴ２４）。
【００１６】従って、設定された充電モードによる充電が遂行されれば、制御手段は総計でＮ個のバッテリーモジュールに対してその電圧値を読み取って、Ｖ［Ｎ−１］の大きさの行列に各々区分して保存する（ＳＴ２５）。
【００１７】次に、制御手段は、前記Ｖ［Ｎ−１］の大きさの行列に保存された各電圧値を累計し、前記累計された値をバッテリーモジュールの個数であるＮ個で割る演算を遂行してバッテリーモジュールの電圧平均値を算定し、前記算定された電圧平均値に変数Ｖｍを更新させる（ＳＴ２６）。
【００１８】そして、前記段階ＳＴ２６で電圧平均値Ｖｍが算定されれば、制御手段は、Ｖｍ＋Ｖｓより高い電圧を有するバッテリーモジュールが存在するか否かを確認する。ここで前記条件を満たすバッテリーモジュールが検索される場合には、該当モジュールのデータフレームの中からカウント欄の数値を１だけ累増させ、高電圧／低電圧如何欄に高電圧を示す（ＳＴ２７）。
【００１９】これと共に、制御手段は、Ｖｍ−Ｖｓより低い電圧を有するバッテリーモジュールが存在する場合には、該当モジュールのデータフレームのカウント欄の数値を１だけ累増させ、高電圧／低電圧欄に低電圧を示す（ＳＴ２８）。
【００２０】前記段階ＳＴ２８が遂行された後、制御手段は充電が終了したか否かを判断する（ＳＴ２９）。
【００２１】前記段階ＳＴ２９で充電が終了していない場合には、設定された待機時間が経過するまで待って、前記待機時間の経過後に前記段階ＳＴ２５に復帰する。好ましくは、前記待機時間は１分に設定する（ＳＴ３０）。
【００２２】また、前記段階ＳＴ２９で充電が終了した場合には各バッテリーモジュールに対するデータフレームを検索して、高電圧／低電圧欄に高電圧あるいは低電圧と表示されているモジュールの中からカウント欄の数値が高い３つのモジュールのデータフレームを保存媒体に保存する（ＳＴ３１）。以上で説明したように、充電モードでデータを収集する段階が遂行される。
【００２３】図２に示す通り、車両の走行が行われる場合には走行モードでデータ収集を行う。（ＳＴ４０）。前記走行モードでのデータ収集段階は図５に示す通りで、制御手段は各モジュール別データフレームを構成し、電圧平均値を保存するための変数Ｖｍを初期化し、前記バッテリーの放電時に各モジュール間に許容される放電電圧差の限界値Ｖｄｓを設定する（ＳＴ４１）。
【００２４】これと共に、制御手段は、バッテリーの放電電流値Ｉを測定する（ＳＴ４２）。そして、前記測定された放電電流値Ｉが設定された放電電流限界領域内にあるか否かを判断する（ＳＴ４３）。
【００２５】前記放電電流限界領域に該当しているか否かを判断することにより、バッテリーの内部抵抗による電圧差を最少化するために、バッテリー放電容量試験と同一な状態でデータの収集を始めることができる。好ましくは、前記放電電流限界領域の下限は（（Ｃ／３ ｒａｔｅ 電流値）−１０％）に設定し、上限は（（Ｃ／３ ｒａｔｅ 電流値）＋１０％に設定する。
【００２６】前記検出された放電電流値Ｉが前記放電電流限界領域内にない場合には、始動キーのオン／オフ状態を判断する。前記で始動キーがオン状態であると確認されれば、前記段階ＳＴ４２に復帰する（ＳＴ４４）。
【００２７】そして、前記段階ＳＴ４３で前記検出された放電電流値Ｉが前記放電電流限界領域内にある場合には、制御手段は総計でＮ個のバッテリーモジュールに対してその電圧値を読み取って、Ｖ［Ｎ−１］の大きさの行列に各々区分して保存する（ＳＴ４５）。
【００２８】次に、制御手段は、前記Ｖ［Ｎ−１］の大きさの行列に保存された各電圧値を利用してその平均値Ｖｍを算定する（ＳＴ４６）。
【００２９】そして、前記段階ＳＴ４６で電圧平均値Ｖｍが算定されれば、制御手段は、Ｖｍ＋Ｖｄｓより大きな電圧を有するバッテリーモジュールが存在するか否かを確認する。そして、前記条件を満たすバッテリーモジュールが検索される場合には、該当モジュールのデータフレームの中からカウント欄の数値を１だけ累増させ、高電圧／低電圧如何欄に高電圧を示す（ＳＴ４７）。
【００３０】これと共に、制御手段は、Ｖｍ−Ｖｄｓより小さな電圧を有するバッテリーモジュールが存在する場合には、該当モジュールのデータフレームのカウント欄の数値を１だけ累増させ、高電圧／低電圧如何欄に低電圧を示す（ＳＴ４８）。
【００３１】前記段階ＳＴ４８が遂行された後、制御手段は始動スイッチから印加される信号を検出して、始動キーがオン状態であるか否かを確認する（ＳＴ４９）。
【００３２】前記段階ＳＴ４９で始動キーがオン状態であると確認されれば、車両が走行中であると判断し、前記段階ＳＴ４２に復帰する。
【００３３】反面、前記段階ＳＴ４４または前記段階ＳＴ４９で始動キーがオフ状態であると確認されれば、各バッテリーモジュールに対するデータフレームを検索して、高電圧／低電圧如何欄に高電圧または低電圧と表示されているモジュールの中からカウント欄の数値が相対的に高い３つのモジュールのデータフレームを保存媒体に保存する（ＳＴ５０）。
【００３４】以上で説明したように走行モードにおけるデータを収集／処理する段階が遂行される。
【００３５】そして、図２によれば、車両の充電モードと走行モードでのバッテリー状態に対するデータが収集された後には、バッテリーの充放電モードでのデータを利用した分析とそれによる補償を遂行する（ＳＴ６０）。
【００３６】図６によれば、前記バッテリーの充放電モードでのデータを利用した分析及び補償を遂行する段階は、制御手段が保存媒体からバッテリーモジュールごとに割当てられた各データフレームを読み取るようになる（ＳＴ６１）。
【００３７】次に、制御手段は、前記段階ＳＴ６１で読み取った各データフレームを検索して、走行モードでも充電モードでも高電圧であるバッテリーモジュールがあるか否かを判断する（ＳＴ６２）。
【００３８】前記段階ＳＴ６２で該当条件を満たすバッテリーモジュールが存在すると確認された場合には、該当モジュールのデータフレーム内のバッテリー状態欄にバッテリーの充電状態ＳＯＣが高い状態であると表示する（ＳＴ６３）。
【００３９】前記で充電状態が高いと表示される場合は、該当バッテリーの充電状態が非常に良好であることを意味する。従って、このような場合には別途の補償制御は遂行しなくてもよい。
【００４０】そして、前記段階ＳＴ６２で該当条件を満たすバッテリーモジュールが存在しない場合、あるいは前記段階ＳＴ６３が遂行完了したと確認された場合には、制御手段は、各バッテリーモジュールのデータフレームを検索して、走行モードでは高電圧であり、充電モードでは低電圧であるバッテリーモジュールが存在するか否かを判断する（ＳＴ６４）。
【００４１】前記段階ＳＴ６４で該当条件を満たすバッテリーモジュールが存在する場合には、該当バッテリーモジュールに割当てられたデータフレーム内のバッテリー状態欄に良好であると表示する（ＳＴ６５）。
【００４２】これと共に、前記段階ＳＴ６４で該当条件を満たすバッテリーモジュールが存在しない場合、あるいは前記段階ＳＴ６５が遂行完了したと確認された場合には、制御手段は、各バッテリーモジュールのデータフレームを検索して、走行モードでも充電モードでも低電圧であるバッテリーモジュールが存在するか否かを判断する（ＳＴ６６）。
【００４３】前記段階ＳＴ６６で該当条件を満たすバッテリーモジュールが存在する場合には、該当バッテリーモジュールに割当てられたデータフレーム内のバッテリー状態欄にバッテリーの充電状態が低い状態であると表示する（ＳＴ６７）。
【００４４】前記段階ＳＴ６７が遂行された後、制御手段は以降の充電モードで該当バッテリーが適切に補償充電されるようにする。好ましくは、該当バッテリーを設定された数値の分だけ過充電してバッテリーの低い充電状態を補償することができる（ＳＴ６８）。
【００４５】また、前記段階ＳＴ６６で該当条件を満たすバッテリーモジュールが存在しない場合、あるいは前記段階ＳＴ６８が遂行完了した場合には、制御手段は、各バッテリーモジュールのデータフレームを検索して、走行モードでは低電圧であり、充電モードでは高電圧であるバッテリーモジュールが存在するか否かを判断する（ＳＴ６９）。
【００４６】前記段階ＳＴ６９で該当条件を満たすバッテリーモジュールが存在する場合には、制御手段は該当モジュールのデータフレーム内のバッテリー状態欄にハイインピーダンスであると表示する（ＳＴ７０）。
【００４７】このようにバッテリー状態がハイインピーダンスであると確認されれば、該当バッテリーが誤動作中であったり誤動作の可能性があるので、制御手段は次に始動キーがオンされたり、充電モードに進む場合にサービスランプを点灯させて該当バッテリーにエラーの可能性があることを使用者に通知する（ＳＴ７１）。
【００４８】
【発明の効果】以上で説明した本発明の電気自動車用バッテリーの充電状態制御方法によれば、バッテリーが正常であるか否かを判断する以前にバッテリーの状態に対するデータを検出して保存し、以降のバッテリー充放電制御時に前記構成されたバッテリー状態のデータに応じて適切な補償を遂行することにより、車両の走行距離を増大させ、加速性能の低下を防止するという効果がある。
【００４９】即ち、バッテリーの状態がエラーの可能性がある場合には搭載型充電器を利用してバッテリーの充電状態を補償することができるのである。
【００５０】また、バッテリーにエラーが発生する前にエラーの発生可能性を予測してサービスランプを点灯することにより、該当バッテリーを点検することを使用者に通知することができるので、バッテリーの誤作動による維持費の増加または走行不可状態を予め防止することができるという効果を有する。
【００５１】以上で本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は様々な変化と変更が可能である。本発明が前記実施例を適切に変形して同一に応用することができることは明らかである。従って、前記記載の内容は前記特許請求の範囲を限定するわけではない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１２５１６３６
【氏名又は名称】現代自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年１２月１２日（２００１．１２．１２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１１０００００５１
【氏名又は名称】特許業務法人共生国際特許事務所
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３１５１１２（Ｐ２００２−３１５１１２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１０月２５日（２００２．１０．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３７９２６４（Ｐ２００１−３７９２６４） |
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